Từ thực nghiệm ta thấy NC tương tác với NC, NC tương tác với dòng điện, dòng điện tương tác với dòng điện và các tương tác này có chung bản chất là tương tác từ. Đây là một loại tương tác mới, vậy vấn đề cần nghiên cứu là môi trường truyền tương tác (từ trường) và lực tương tác (lực từ).
Suy luận tương tự như việc xây dựng khái niệm điện trường đã đưa ra khái niệm từ trường là môi trường vật chất đặc biệt tồn tại xung quanh NC và dòng điện, hay thực chất là tồn tại xung quanh các điện tích chuyển động. Ta không thể nhìn thấy hay cảm nhận từ trường bằng các giác quan nhưng có thể nhận biết từ trường nhờ tính chất cơ bản của từ trường là tác dụng lực từ lên NC hay dòng điện đặt trong nó. Đặt NC thử tại các điểm khác nhau trong từ trường ta thấy NC thử định hướng khác nhau. Sự định hướng của NC thử cho ta biết hướng của từ trường tại điểm đó. Vậy muốn quan sát được hình ảnh của từ trường ta đặt thật nhiều NC thử vào trong từ trường, muốn vậy NC thử càng nhỏ càng tốt, từ đó nảy ra ý tưởng dùng mạt sắt rắc vào từ trường. Mỗi mạt sắt trong từ trường có vai trò như một NC thử và hình ảnh mà ta thu được gọi là từ phổ. Nếu đặt NC thử nằm cân bằng tại một điểm trên đường cong mạt sắt thì trục của NC thử luôn tiếp tuyến với đường cong tại điểm đó và có chiều hoàn toàn xác định. Vẽ lại hình ảnh từ trường mà ta quan sát được từ từ phổ và vẽ chiều của các đường cong với qui ước là chiều từ cực Nam sang cực Bắc của NC thử nằm cân bằng trên đường, ta thu được hình ảnh các đường sức từ. Như vậy có hai phương pháp mô tả hình ảnh từ trường là tạo từ phổ và vẽ các đường sức từ. Từ phổ cho biết hình ảnh của các đường sức từ.
Nghiên cứu lực từ, mà cụ thể là lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường, ta thấy phương, chiều của lực từ được xác định bằng quy tắcbàn tay trái. Về độ lớn của lực từ, thực nghiệm cho thấy tại mỗi điểm trong từ trường thì thương số α sin . .l I F mà ta đặt α sin . .l I F
B= có giá trị không đổi. Tại các điểm khác nhau trong từ trường, điểm nào có B lớn thì lực từ tác dụng lên cùng một dòng điện đặt tại điểm đó có độ lớn lớn hơn. Vậy B là đại lượng đặc trưng cho từ trường tại một điểm về phương diện tác dụng lực và ta gọi là cảm ứng từ. Độ lớn của lực từ được xác định bằng công thức Ampe F = B.I.l.sinα.
Mặt khác từ thực nghiệm chứng tỏ từ trường tại các điểm khác nhau có hướng khác nhau, vậy cảm ứng từ phải là đại lượng vector, gọi là vector cảm ứng từ. Phương, chiều của vector cảm ứng từ tại một điểm được xác định nhờ phương chiều của NC thử nằm cân bằng tại điểm đó hoặc nhờ đường sức từ đi qua điểm đó. Vậy trong chương “Từ trường” Vật lí 11, nghiên cứu từ trường là mô tả hình ảnh từ trường bằng các đường sức từ và nghiên cứu đại lượng đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực là vector cảm ứng từ. Từ đây ta đi xem xét các trường hợp cụ thể: Từ trường của NC thẳng, NC chữ U, dòng điện thẳng, dòng điện tròn, dòng điện trong ống dây, từ trường Trái đất và sự từ hoá, từ trễ.
Về lực từ, vận dụng quy tắcbàn tay trái và công thức Ampe, ta xác định được phương, chiều, độ lớn của lực từ trong các trường hợp: Lực tương tác giữa hai dòng điện thẳng song song; Lực từ tác dụng lên khung dây có dòng điện đặt trong từ trường, mômen lực từ; Lực Lorentz (là lực từ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động trong từ trường).
Mạch phát triển kiến thức về từ trường vừa mô tả được biểu diễn bằng sơ đồ như hình 2.3.